Yo, David Gorriti Azkue, con DNI 44171978-H, declaro que esta PEC la he realizado con mi trabajo original y no he recurrido a acciones que puedan considerarse plagio. Los recursos que no son originales están debidamente indicados.

2 URL descarga de ZIP con vídeos

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3 Ejercicio 1: Familiarización con la aplicación Avidemux. Contenido estático

3.1 Tareas 1.1, 1.2, 1.3 y 1.4

(Tarea 1.1) La codificación del clip original es H.264. Se trata de una codificación con perdidas perteneciente la familia de MPEG-4 AVC. Los colores se representan en el espacio YUV con un submuestreo de 4:2:0.

(Tarea 1.2) Las características principales del vídeo son:

· Tamaño: 1.920 x 1.080 píxeles

· Cuadros/segundo: 30 fps (redondeado)

· Duración: 10,732 segundos

· Tamaño fichero: 28.119.911 B

Para calcular el tamaño sin comprimir:

· Tamaño de un frame: 1.920 px * 1.080 px * 3 B = 6.220.800 B/frame

· Tamaño por segundo: 6.220.800 B/frame * 30 frame/s = 186.624.000 B/s

· Tamaño total: 186.624.000 B/s * 10.732s = 2.002.848.768 B

(Tarea 1.3) Para calcular el factor de compresión:

· FC = Tamaño “original” / Tamaño “comprimido” = 2.002.848.768 B / 28.119.911 B = 71,2

(Tarea 1.4) La extensión del archivo de vídeo es .mp4, por lo que el contenedor es MPEG-4 Part 14. Coincide con la tabla de contenedores del apartado 3.3, así como con la compatibilidad entre dicho contenedor y el codec H.264 / MPEG-4 AVC.

3.1 Tareas 1.5, 1.6, 1.7 y 1.8

(Tarea 1.5) El primer fotograma es de tipo “I” (intracode/fotogramas clave) y el segundo de tipo “P” (predictiva).

Imagen que contiene Texto

El contenido generado por IA puede ser incorrecto.

(Tarea 1.6) En el clip hay 11 fotogramas de tipo “I”. Estos fotogramas se comprimen espacialmente y sirven como referencia para el resto de las imágenes del clip. El resto de los fotogramas se calculan mediante una estimación del movimiento existente a partir de dichos fotogramas clave.

(Tarea 1.7) La estructura GOP de este clip es N = 30 (distancia entre dos fotogramas I) y M = 1 (distancia entre fotograma I y el siguiente fotograma I o P). Es decir, este clip se compone solo de fotogramas I y P, empezando por el primer I y siendo los siguientes 29 fotogramas de tipo P (corresponde a 1 segundo del clip). No contiene fotogramas B.

(Tarea 1.8) Es necesario tener en cuenta la estructura GOP a la hora de editar un vídeo. Como los fotogramas P y B se calculan en base a los I, es importante realizar los cortes de los clips en los fotogramas clave para mantener la integridad visual del resto de clips. Si se realiza un corte en un fotograma que no sea I, al reensamblar habría que recodificar para mantener dicha integridad.

Avidemux (y otros editores), en modo copy (manteniendo la calidad) obliga a marcar en un fotograma I, y si no se hace de esta manera, el programa selecciona el fotograma I más cercano. Si se va a recodificar (y perder calidad), permite realizar el corte en cualquier punto.

En los siguientes hilos del foro de Avidemux, por ejemplo, se discuten estos temas.

· https://avidemux.org/smif/index.php?topic=17782.0

· https://avidemux.org/smif/index.php?topic=18144.0

3.2 Tarea 1.9

Ambas aplicaciones dan información sobre la codificación de vídeo, tamaño de imagen, velocidad media de fotogramas (FPS) y duración total del vídeo, además de información sobre la composición de los frames (espacio de color, submuestreo de croma, profundidad, colores primarios, etc.).

De todas formas, MediaInfo ofrece mucha más información con más detallada, como, por ejemplo, información del perfil y el nivel (High@L1), estructura GOP, velocidad de fotogramas mínima y máxima, tamaño concreto de la pista de video (25,5 MiB) y la codificación entrópica (CABAC).

Interfaz de usuario gráfica, Texto, Aplicación

El contenido generado por IA puede ser incorrecto.

Interfaz de usuario gráfica, Aplicación

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4 Ejercicio 2: Contenido dinámico

4.1 Tareas 2.1, 2.2 y 2.3

(Tarea 2.1) Las características principales del vídeo son:

· Tamaño: 1920 x 1080 píxeles

· Cuadros/segundo: 30,005 fps = 30 fps (redondeado)

· Duración: 10,398 segundos

· Tamaño fichero: 27.713.699 B

Para calcular el tamaño sin comprimir se puede utilizar el tamaño por segundo de la tarea 1.2, ya que el tamaño en píxeles y cuadros/segundo son iguales:

· Tamaño total: 186.624.000 B/s * 10.398 s = 1.940.516.352 B

(Tarea 2.2) Contrastando la información con MediaInfo, el tamaño en píxeles y la duración (original) coinciden, los cuadros/segundo, en cambio, no del todo. Avidemux da un valor de 30,005 fps, mientras que MediaInfo da 30 fps de media, y 29,880 fps y 30,090 fps mínimo y máximo, respectivamente. Además, Avidemux, no da información sobre el tamaño del fichero, y menos de la pista de vídeo, a diferencia de MediaInfo, que ofrece ambas.

(Tarea 2.3) Para calcular el factor de compresión, aunque sería más adecuado utilizar el tamaño comprimido de solamente la pista de video (en vez del fichero completo), se utilizará el del fichero completo para poder compararlo con el vídeo del primer ejercicio.

· FC = 1.940.516.352 B / 27.713.699 B = 70

4.2 Tarea 2.4

El primer fotograma es de tipo “I” (intracode/fotogramas clave) y el segundo de tipo “P” (predictiva). En el clip hay 11 fotogramas de tipo “I”.

La estructura GOP de este clip es N = 30 (distancia entre dos fotogramas I) y M = 1 (distancia entre fotograma I y el siguiente fotograma I o P).

4.3 Tarea 2.5

No se aprecian diferencias sustanciales entre ambos clips. Las características principales y la estructura GOP que se han comparado son iguales. Se han analizado otros datos (espacio de color, submuestreo, etc.) y también coinciden.

Hay una ligera diferencia en el factor de compresión (1,2 de diferencia), pero tiene que ver con que para su cálculo se haya utilizado el tamaño comprimido del fichero completo, en vez de utilizar solamente el del clip de video. Se ha comprobado en MediaInfo que en el video asset-01.mp4 el tamaño de la pista de video es el 95% del total (26.738.688 B), y en asset-02.mp4 el 94% (26.004.685 B). Utilizando esos valores, los factores de compresión obtenidos son 74,9 para asset-01.mp4 y 74,6 para asset-02.mp4, prácticamente iguales.

5 Ejercicio 3: Codificación en baja calidad

5.1 Tarea 3.1

Los DVDs aceptan la codificación H.262/MPEG-2 Part 2 y MPEG-1 Part 2.

En los Blue Ray, en cambio, se aceptan H.262/MPEG-2 Part 2, H.264/MPEG-4 AVC, VC-1 y H.265/HEVC (este último solo en Ultra HD Blue-Ray).

5.2 Tarea 3.2

De los dos filtros mencionados, el adecuado es RESTABLECER/REMUESTREAR LOS FPS, ya que esta transformación mantiene la duración del vídeo, que es lo que nos interesa. CAMBIAR LOS FPS altera la duración del video resultante.

5.3 Tarea 3.3

El tamaño del fichero pec2_dvd.mpg obtenido es 12.236.800 B, por lo que su factor de compresión es: FC = 1.940.516.352 B / 12.236.800 B = 158,6. Comparado con el FC 70 obtenido en la tarea 2.3, la diferencia es importante, obteniendo un fichero que pesa algo menos que la mitad.

5.4 Tareas 3.4, 3.5 y 3.6

(Tarea 3.4) “Número de fotogramas B” indica la cantidad de imágenes bidireccional predictiva B que habrá entre las imágenes I y P, y “Tamaño de GOP” el número total de fotogramas entre dos imágenes I (incluyendo la primera I). Por lo tanto, para obtener una estructura GOP con M=2 y N=8, los valores deben ser “Número de fotogramas B = 1” y “Tamaño del GOP = 8”.

(Tarea 3.5) El tamaño del fichero pec2_dvd_m2_n8.mpg es 12.249.088 B, por lo que su factor de compresión es FC = 1.940.516.352 B / 12.249.088 B = 158,4.

Se puede observar que este factor de compresión es ligeramente inferior al del pec2_dvd.mpg. Esto es debido que la estructura GOP de los dos videos son diferentes. La estructura del video pec2_dvd.mpg es M = 3 y N = 18, lo que indica que tiene menos imágenes I (imágenes de mayor calidad) y más imágenes B (imágenes de menor calidad) que el vídeo pec2_dvd_m2_n8.mpg, haciendo que el fichero resultante pese menos y su factor de compresión sea mayor.

(Tarea 3.6) El efecto de la estructura GOP se puede ver más claramente con los siguientes casos.

Con el objetivo de obtener los casos más extremos (de menos y mayor compresión), se han generado dos videos:

· pec2_dvd_m0_n1.mpg: Está totalmente compuesto por fotogramas I, aplicando los valores “Número de fotogramas B = 0” y “Tamaño del GOP = 1”. Su tamaño es de 12.279.808 B y su factor de compresión FC = 1.940.516.352 B / 12.279.808 B = 158, siendo el video mayor tamaño y menor factor de compresión de todos los vídeos DVD generados.

· pec2_dvd_m10_n30.mpg: Con los valores “Número de fotogramas B = 9” y “Tamaño del GOP = 30” (el máximo que permite la aplicación) se ha obtenido un vídeo con estructura GOP de M =10 y N = 30. Su tamaño es de 12.224.512 B y su factor de compresión FC = 1.940.516.352 B / 12.224.512 B = 158,7, generando el vídeo de menor peso y mayor factor de compresión.

6 Ejercicio 4: Codificación Blu Ray y codificación 4K

6.1 Tarea 4.1

HEVC significa High Efficiency Video Coding / Codificación de vídeo de alta eficiencia.

Comparando con H.264/MPEG-4 AVC, H.265/HEVC mejora tanto la calidad como la tasa de datos.

H.265 ofrece la mitad de tasa de bits y necesita menos ancho de banda, pudiendo realizar la transmisión de audio y vídeo de alta definición de 720P a 1-2 Mbps.

Ofrece mejoras en la resolución de los videos, pudiendo generar resoluciones de 4096 × 2160 px en 4K y 8192 × 4320 px en 8K (UHDTV) frente a 2048 x 2048 px de H.264.

La codificación H.265 evoluciona los algoritmos de predicción y segmentación, lo que permite mejorar el movimiento de las imágenes. Por un lado, en vez de utilizar macrobloque fijos de 16x16 px como H.264, H.265 incorpora Unidades de Arbol de Codificación (CTU - Coding Tree Unit) con tamaños variables desde 8x8 hasta 64x64 px. Por otro lado, el modo de predicción intra es de 33 direcciones, frente a 8 direcciones de H.264.

La arquitectura de codificación similar en ambos. Sin embargo, en H.265 la arquitectura se divide en tres bloques principales: Unidad de Codificación (CU), Unidad de Predicción (PU) y Unidad de Conversión (TU).

Hay que tener en cuenta que debido a que los algoritmos de predicción, transformación y filtrado son más sofisticados, su complejidad computacional también es mayor.

6.2 Tarea 4.2

Los perfiles de H.265 se han ido completando edición tras edición.

En la primera edición se incluías estos tres perfile, todos con submuestreo de color 4:2:0:

· Main (8 bit)

· Main 10 (10 bit)

· Main Still Picture (8 bit).

En la segunda edición se añadieron extensiones de submuestreos de color y profundidad de bits de los perfiles Main y Main Still Picture y se agregaron algunos perfiles nuevos nuevas:

· Monochrome, Monochrome 12 y Monochrome 16

· Main 12

· Main 4:2:2 10 y Main 4:2:2 12

· Main 4:4:4, Main 4:4:4 10 y Main 4:4:4 12

· Main Intra, Main 10 Intra, Main 12 Intra, Main 4:2:2 10 Intra, Main 4:2:2 12 Intra, Main 4:4:4 Intra, Main 4:4:4 10 Intra, Main 4:4:4 12 Intra y Main 4:4:4 16 Intra

· Main 4:4:4 Still Picture y Main 4:4:4 16 Still Picture

· High Throughput 4:4:4 16 Intra

· Multiview Main profile 4:2:0 8

· Scalable Main 4:2:0 8 y Scalable Main 4:2:0 10

En la tercera edición, además de agregar más perfiles y variaciones de Main y High, se añadió el perfil 3D-HEVC:

· 3D-HEVC

· Screen-Extended Main, Screen-Extended Main 10, Screen-Extended Main 4:4:4, Screen-Extended Main 4:4:4 10, Screen-Extended High Throughput 4:4:4, Screen-Extended High Throughput 4:4:4 10 y Screen-Extended High Throughput 14

· Scalable Monochrome, Scalable Monochrome 12, Scalable Monochrome 16 y Scalable Main 4:4:4

· High Throughput 4:4:4, High Throughput 4:4:4 10 y High Throughput 4:4:4 14

Por otro lado, H.265 especifica 17 niveles: 1, 2, 2.1, 3, 3.1, 4, 4.1, 5, 5.1, 5.2, 6, 6.1, 6.2, 6.3, 7, 7.1, 7.2 y 8.5.

En comparando con H.264, H.265 ofrece una variedad más amplía de perfiles, incorporando distintas opciones de submuestreo de color en más perfiles, así como mayor más opciones de profundidad de bits, perfiles Intra, 3D, Screen-Extended, etc. Incorpora también algunos niveles que H.264 no ofrece, como 6.3, 7, 7.1, 7.2 y 8.5.

Por todo ello, H.265 ofrece mejor eficacia en la compresión y una arquitectura de perfiles y niveles mucho más amplia y adaptable que H.264, permitiendo que se pueda utilizar en una mayor gama de aplicaciones y dispositivos.

6.3 Tareas 4.3 y 4.4

(Tarea 4.3) El nivel de codificación se indica en el campo “Nivel de IDC”.

(Tarea 4.4) Para H.264 se pueden elegir los perfiles baseline, main, high, high10, high422 y high444. Para H.265, en cambio, los perfiles main y mainstillpicture.

6.4 Tareas 4.5 y 4.6

Datos asset-02.mp4:

· Tamaño fichero: 27.713.699 B = 221.709.592 b

· Duración: 10,398 segundos

· Bitrate: 221.709.592 b / 10,398 s = 21.322.330 b/s = 21.322 Kb/s

· Bitrate 70%: 14.925 Kb/s

Los datos del nuevo vídeo hevc-70.mkv son:

· Tamaño: 1.920 x 1.080 píxeles

· Cuadros/segundo: 30 fps (redondeado)

· Duración: 10,397 segundos

· Tamaño fichero: 21.635.045 B

(Tarea 4.5) El factor de compresión respecto al asset-02.mp4 es de FC = 27.713.699 B / 21.635.045 B = 1,3.

(Tarea 4.6) El tamaño total del fichero sin comprimir es:

· Tamaño de un frame: 1.920 px * 1.080 px * 3 B = 6.220.800 B/frame

· Tamaño por segundo: 6.220.800 B/frame * 30 frame/s = 186.624.000 B/s

· Tamaño total: 186.624.000 B/s * 10.397 s = 1.940.329.728 B

Por lo que el factor de compresión respecto a éste es de 1.940.329.728 B / 21.635.045 B = 89,7.

6.5 Tarea 4.7

· Bitrate 50%: 10.661 Kb/s

El tamaño del fichero hevc-40.mkv es de 14.002.243 B, por lo que el factor de compresión respecto al asset-02.mp4 es de FC = 27.713.699 B / 14.002.243 B = 2, y respecto al fichero sin comprimir de 1.940.329.728 B / 14.002.243 B = 138,6.

La variación de la compresión entre los dos clips HEVC es importante, el peso del fichero hevc-40.mkv es casi un 65% más pequeño que hevc-70.mkv. En cuanto a la calidad visual no se aprecian grandes diferencias respecto al clip original, ni entre ellos.

Esto puede ser debido a varias razones. Por un lado, el ojo humano no percibe pequeñas variaciones de la calidad, por lo que los algoritmos aprovechan estas limitaciones para bajar la calidad sin que sea perceptible. Por otro lado, el modo de codificación Tasa de bits media (dos pasadas) realiza una primera pasada para obtener información, y en la segunda pasada efectúa la codificación utilizando dicha información, optimizando la distribución en favor de los bitrates en las secciones más complejas. El modo Tasa de bits constante (una pasada), en cambio, realiza una única pasada en la que la distribución se realiza de manera homogénea. De esta forma, con dos pasadas se obtienen calidades similares aumentando la compresión del clip resultante.

6.6 Tareas 4.8 y 4.9

Las estructuras GOP de los videos son:

· hevc-40.mkv: Tiene una estructura totalmente variable. Contiene solo dos fotogramas I, una al inicio y otra hacia el fotograma 250. El resto de los fotogramas intercala P y B, poniendo como mucho tres fotogramas B seguidas.

· hevc-40-gop-30.mkv: El GOP se reinicia cada 30 fotogramas, es decir, cada 30 fotogramas hay un fotograma I. El resto intercala fotogramas P y B igual que en el vídeo hevc-40.mkv.

· hevc-40-gop-10.mkv: En este caso el GOP cada 10 fotogramas y el resto intercala fotogramas P y B, pero como mucho un único fotograma B.

Lo cierto es que no he notado ninguna diferencia en la calidad visual. Se podría esperar que los videos hevc-40-gop-30.mkv y hevc-40-gop-10.mkv al tener más fotogramas I, la calidad visual mejoraría, pero no se aprecian diferencias.

Del mismo modo, al tener más fotogramas I y menos P y B, especialmente en el vídeo hevc-40-gop-10.mkv, se esperaría que el peso de los vídeos fuera aumentando, pero ha resultado que la compresión ha ido aumentando ligeramente según se reducía el tamaño de GOP (14.002.243 B de hevc-40.mkv frente 13.890.737 B de hevc-40-gop-30.mkv y 13.872.186 B de hevc-40-gop-10.mkv). Esto puede ser debido a que al reiniciar el GOP más frecuentemente, se pueden utilizar menos bits en las predicciones de los fotogramas P y B, disminuyendo el peso total del fichero.

7 Bibliografía

M3 08/044/2025

RIBELLES CARCÍA, Alexandre. Plataformas de distribución (PID_00288028) [en línea]. Barcelona: UOC, 2022 [consulta: del 26 de febrero al 10 de marzo de 2025]. Disponible en: https://materials.campus.uoc.edu/daisy/Materials/PID_00288028/pdf/PID_00288028.pdf

RIBELLES CARCÍA, Alexandre. Introducción a la nube (cloud) (PID_00288026) [en línea]. Barcelona: UOC, 2022 [consulta: del 26 de febrero al 10 de marzo de 2025]. Disponible en: https://materials.campus.uoc.edu/daisy/Materials/PID_00288026/pdf/PID_00288026.pdf

https://www.mpeg.org/

https://www.mpeg.org/standards/MPEG-H/2/ - Whitepaper 2024-11-13, documento MPEG 149

https://www.mpeg.org/standards/MPEG-4/10/ - Documento MPEG 143

https://en.wikipedia.org/wiki/DVD-Video

https://en.wikipedia.org/wiki/Blu-ray

https://www.xataka.com/basics/hevc-h265-que-sirve-como-descargar-e-instalar-codecs-gratis-windows

https://flussonic.com/es/blog/news/h264-vs-h265/